单芯铜线过电流故障电弧熔痕的微观特征研究*

为准确认定电气火灾中过电流故障，模拟4~7倍额定电流（Ie）条件下单芯铜导线过电流故障，利用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）分析过电流故障电弧熔痕的组织特征，并结合Image-Pro Plus软件测定晶粒直径、周长和面积，探究金相组织的量化判据和变化规律。结果表明:当I＝4Ie时，过电流故障电弧熔痕的金相组织主要为方向性较强的树枝晶；当I＝5Ie，6Ie时，金相组织内树枝晶占比减小，胞状晶占比升高；当I＝7Ie时，方向性较弱的胞状晶占主导。随着电流增加，晶粒的平均直径、周长和面积均呈增长趋势。通过火灾案例分析可知，实验结果与现场的电弧熔痕组织特征基本相符，验证火灾事故原因为过电流故障。     

航空推进系统气动安全阀结构参数分析及优化

为改善某型航空推进系统气动安全阀的性能，建立航空推进系统双级气体减压器和安全阀组成的高压气路AMESim数值模型，搭建安全阀性能测试试验台，验证模型准确性，分析结构参数对安全阀特性的影响机制。采用响应曲面法(RSM),建立结构参数与安全阀压力超调量和响应时间的显著不失拟回归模型，通过方差分析(ANOVA)研究结构参数交互作用对安全阀压力超调量和响应时间影响的显著性差异，并基于自适应范围多目标遗传算法(ARMOGA),优化入口长度、入口直径和弹簧刚度参数。研究结果表明：入口长度、入口直径、弹簧刚度对超调量和响应时间的影响依次降低，入口长度与直径的交互作用最为显著；入口长度、入口直径、弹簧刚度分别为14.587 8 mm、 14.898 0 mm、48.966 8 N/mm时安全阀性能最佳，优化后超调量降低6.917%,响应时间降低6.383%。     

装置进气口宽度对不同尺寸油盘火旋风燃烧特性影响的研究

为探究进气口宽度对火旋风燃烧特性的影响，利用自然驱动的四面边墙夹缝式装置对不同进气口宽度使用１５０，２００，２５０ mm 3种直径进行实验研究。由燃料质量随时间变化曲线得出准稳态阶段火旋风的质量燃烧速率；利用摄像机记录火焰的连续图像并获得火焰高度。结果表明:针对实验室小型火旋风（150~250 mm），在进气口宽度为35 mm左右时，火旋风的燃烧速率最大，即火旋风的燃烧强度存在1个最佳的进气口宽度；当火焰高度达到最高时，环量也存在1个临界值。     

深部煤层钻屑粒度随钻进深度分布规律

为了研究煤层钻屑粒度随钻进深度分布规律，选取具有冲击危险性的平煤八矿己15煤作为研究对象，采取钻屑量测试和孔口瓦斯浓度监测，通过筛分实验煤样并应用Rosin Rammler分布模型，探究了钻屑粒度和钻屑量大小随孔深变化关系，分析不同点钻屑粒度分布特征。结果表明:小于0.075 mm钻屑粒度分布随孔深变化与钻屑量变化规律相吻合；不同钻孔随深度变化分别对应不同Rosin Rammler分布函数，随着应力过渡越平缓，粒径分布宽度系数n值越小，煤体应力越大粒径相关系数D越大；不同范围钻屑粒度占比大小也会影响钻屑量大小；在钻屑量较大时，孔口瓦斯体积分数会出现增高现象。通过对钻屑粒度分布规律分析，更好地了解深部煤体应力分布，有助于冲击危险的预警。     

障碍物在分岔附近对瓦斯爆炸压力影响的实验研究*

为研究置障条件下不同分岔角度管道中瓦斯爆炸压力变化规律，采用长15 m、截面为160 mm×100 mm的矩形和直径160 mm的半圆形组成的拱形模拟巷道，通过改变分岔角附近障碍物的形状与阻塞比，研究瓦斯爆炸在30~45°与30~60°双分岔管道分岔角附近的压力变化规律。结果表明:瓦斯爆炸在30~45°和30~60°双分岔管道中，分岔角后2支管压力均有所增大，且45°和60°支管中压力变化较30°支管更加明显；障碍物位于30°分岔角后，当阻塞比为0.4时，障碍物形状对2~4测点爆炸压力的影响均表现为矩形最大，拱形次之，圆形最小；管道中矩形障碍物对2,3测点爆炸压力的影响随阻塞比增加而增大，对测点4爆炸压力的影响则随阻塞比的增加而减小；设置矩形障碍物时，30~45°双分岔管道中2,3测点的压力增幅大于30~60°双分岔管道，且压力增幅随阻塞比增加而增大，而测点4的表现则相反，30~60°双分岔管道大于30~45°双分岔管道，且压力增幅随阻塞比增加而减小。     

碳化砂浆轴向冲击动态力学特性与破碎形态分析

为保证长期使用砂浆在动载作用下的安全性，采用非金属超声波检测仪测量不同碳化龄期试件的纵波波速，引入碳化增强因子η表征碳化深度大小，并利用直径50 mm变截面分离式Hopkinson 压杆试验装置开展不同碳化龄期砂浆冲击动态压缩试验，研究碳化后砂浆的动态力学特性与破碎形态，分析砂浆动态应力—应变曲线、峰值应力和破碎形态随碳化龄期变化规律。结果表明:随着碳化龄期的增长，试件波速呈增大趋势，碳化增强因子η增大，碳化深度增加；碳化龄期相同时，砂浆的动态峰值应力、峰值应变都随着冲击气压的增大而增大；冲击气压相同时，砂浆的动态峰值应力随着碳化龄期的增长而增加；试件的破坏形态主要呈现为压碎破坏与劈裂拉伸。     

SVD在串联故障电弧检测及选相中的应用*

煤矿井下发生串联故障电弧易引发火灾等安全事故，为了预防电气火灾、指导线路维修，利用三相电动机及变频器负载开展不同线路、不同电流条件下的串联故障电弧实验，研究三相串联故障电弧的检测及选相方法。首先，对单相电流进行一阶差分处理后，建立改进的吸引子轨迹矩阵作为故障特征矩阵；其次，对故障特征矩阵进行奇异值分解，采用特征矩阵的奇异值构建串联故障电弧检测及选相的特征向量；最后，利用极限学习机建立故障电弧检测及选相模型，并测试检测及选相准确率。研究结果表明:提出的SVD方法可以利用单相电流实现三相电动机及变频器负载回路中的串联故障电弧检测及选相。     

基于CNN_LSTM模型的复杂支路故障电弧检测*

在低压交流配电系统中,当多支路并联的复杂系统的某1支路中出现串联电弧故障时,识别难度大幅提升。为了预防此类情况引发的电气火灾,提出1种卷积神经网络(CNN)与长短时记忆网络(LSTM)结合的串联故障电弧检测方法。首先,搭建实验平台用以采集不同负载在不同支路下发生故障时和正常工作时的干路电流数据;然后,构建CNN_LSTM模型并做出相应改进,将电流数据直接输入到模型中,由模型自主提取波形特征并进行分类。研究结果表明:该方法可以快速、准确地识别出电弧故障,准确率达99.04%以上,且能够较为准确地检测出是哪类负载所在的支路发生电弧故障,准确率达97.90%,可为复杂支路下的电弧故障识别研究提供参考。     

在运有载分接开关故障多维统计分析

为加强分接开关故障的事前预防与隐患排查,保障电力系统的安全稳定运行,根据故障类型、产品类型和应用环境等维度,对国家电网公司在运分接开关进行故障统计分析.研究结果表明:分接开关发生"分接头不同步"的概率相对最高,二次回路的继电器故障频次最高;真空灭弧分接开关的故障概率略低于绝缘油灭弧分接开关;气候湿润地区、昼夜温差大地区...     

不同外热功率下18650锂离子电池热失控特性*

为探究不同外热功率（220,170,120,70 W）下锂离子电池的热失控特性,采用动压变温实验舱作为燃爆实验舱,并利用量热仪和ISO-9705烟气分析仪监测特征参数,对荷电状态（SOC）为100%的18650型锂离子电池进行高温热失控实验。结果表明:在不同的外热功率条件下,锂离子电池进入热失控的过程呈现出相似的趋势,但是各阶段的特性却存在差异。池体表面中心温度、HRR,THR和耗氧量均随外热功率的降低而降低。高外热功率下燃爆响应时间点明显提前,池体温度更高,220 W外热功率下,燃爆响时间点为176 s,池体温度为720.6 ℃,比70 W时提前366 s,高210.03 ℃,可见高外热功率时,电池热危害性更高。热解烟气CO的峰值体积百分比浓度随着外热功率的降低而升高,而CxHy的峰值质量百分比浓度降低,,CO2的峰值体积百分比浓度降低。在70 W外热功率时,CO峰值体积百分比浓度高达0.322%,220 W时CO峰值体积百分比浓度仅为0.165%,说明低外热功率时,电池毒危害性更高。     

基于Matlab的短路熔痕凝固过程中熔体温度测算方法*

为解决无法对瞬时凝固的熔痕高温熔体进行测温，从而致使火灾物证鉴定界对短路熔痕组织形成规律无法达成共识的问题，使用高速摄像机采集熔痕形成时熔体的彩色影像，运用Matlab图像色温识别技术，对熔体凝固时的色彩变化进行识别与分析，从而建立测算短路熔痕凝固速率的方法。结果表明:该方法的平均标准差为9.63，标准不确定度为2.55 K，计算结果满足测试要求；在测算的10个熔痕中，灭弧瞬间熔体温度为1 734.03~2 759.15 K，初始冷却速率为-255.16~-86.61 K/ms，凝固时长为46.45~87.99 ms；灭弧时熔体温度与初始冷却速率呈近似正相关关系，与熔痕体积无关。通过此方法测算短路发生时高温熔体的温度变化，可为研究短路故障迸溅熔痕引燃、熔痕组织变化规律提供方法支持。     

低压配电线路剩余电流断路器动作判据的研究

为了改善剩余电流断路器频繁误动作的问题,提出以偶次谐波变化率最小值阈值、工频变化量阈值、剩余电流动作整定值相结合的三重判据.首先,搭建活体触电试验平台,获取活体不同部位的多组触电试验数据,利用S变换提取触电波形谐波特征,并计算出触电时刻偶次谐波变比率最小值阈值和工频变化量阈值.其次,搭建人体触电仿真模型,发现存在相似的...     

竖井消能工折板压强及脉动特性分析*

为研究泄流过程中折板式竖井消能工水动力荷载作用,以某深隧排水工程竖井为研究对象,开展正态水力模型试验,研究恒定流与非恒定流条件下折板压强分布规律及脉动特性,分析折板间距和倾角对频谱特征影响。结果表明:上层折板承受时均压强为中层和下层折板1.5~3倍;恒定流条件下折板瞬时压强脉动幅值随入流量和折板间距增大而增大,随折板倾角增大而减小,功率谱密度优势频段为0~2.5 Hz;非恒定流条件下折板瞬时压强自上而下依次减小,功率谱密度优势频段介于0~4.0 Hz。研究结果可为竖井折板结构防振设计提供参考。     

ZR-BV单芯铜线过电流故障电弧熔痕特征研究

为准确认定电气火灾事故中的过电流故障,模拟在不同电流条件下ZR-BV单芯铜线的过电流故障,通过逐帧分析高速影像研究导线发生过电流故障时的变化过程,使用金相分析技术分类研究过电流导线电弧熔化痕迹的组织特征。结果表明:当I≥4Ie时,导线发生熔断,断路电弧将引燃热分解后的绝缘热解气体,造成火灾的蔓延扩大;过电流导线电弧熔断痕与火烧熔痕的宏观特征较为相似,但喷溅熔痕和发散状熔痕是过电流导线所特有的;枝晶偏析组织是过电流电弧熔断痕的典型组织,且随着电流值的升高,枝晶偏析组织分布范围明显扩大,几乎不再出现等轴状组织。     

基于LOF的K-means聚类方法及其在微震监测中的应用

矿山微震事件集群是分析矿震的重要参考之一，其准确的划分对矿山微震分布特征和微震活动分析具有重要作用。提出了1种基于局部离群因子(Local Outlier Factor, LOF)的K-means聚类算法并构建了综合SSE评价指标和模型，通过LOF算法检测异常微震事件和选取初始聚类中心，利用Krzanowski-Lai指数确定最佳聚类分组数；采用模拟计算比较了不同数据集大小的聚类效果。结果表明:基于LOF的K-means聚类方法评分最高，聚类结果最好；并利用该聚类方法分析用沙坝矿1 649个微震事件的分布特征与微震活动性。实例表明，K=7为最佳聚类分组数，聚类簇的划分受断层滑移和矿山生产活动的影响。